2. Skład chemiczny i mineralogiczny klinkieru cementowego, charakterystyka cementu.

Skład chemiczny klinkieru:
CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ - czyli powszechnie występujące w przyrodzie.

Skład mineralogiczny:

- krzemian trójwapniowy Ca₃SiO₅ - tzw. alit (C₃S),

- krzemian dwuwapniowy Ca₂SiO₄ - tzw. belit (C₂S),

- glinian trójwapniowy Ca₃Al₂O₆ - tzw. celit (C₃A),

- glinożelazian czterowapniowy Ca₄Al₂Fe₂O₁₀ - tzw. braunmilleryt (C₄AF).

Cement - to hydrauliczne spoiwo mineralne (twardnieje zarówno na powietrzu jak i pod wodą), otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym, a następnie zmielenie otrzymanego spieku z gipsem, spełniającym rolę regulatora czasu wiązania. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów. Wykorzystywany jest do łączenia materiałów budowlanych.

Cement jest to spoiwo hydrauliczne, który po zmieszaniu z wodą daje zaczyn wiążący i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji, który po stwardnieniu pozostaje wytrzymały i trwały także pod wodą.

3. Podział cementów powszechnego użytku.

- CEM I Cement portlandzki

- CEM II Cement portlandzki wieloskładnikowy

- cement portlandzki żużlowy

- cement portlandzki krzemionkowy

- cement portlandzki pucolanowy

- cement portlandzki popiołowy

- cement portlandzki łupkowy

- cement portlandzki wapienny

- cement portlandzki wieloskładnikowy

- CEM III Cement hutniczy

- CEM IV Cement pucolanowy

- CEM V Cement wieloskładnikowy

4. Klasyfikacja betonów.

Podział betonów:

- ze względu na gęstość objętościową (pozorną) ρ_o

• Beton lekki ρ_o < 2000 kg/m²

• Beton zwykły ρ_o ≥ 2000 kg/m²

• Beton cieżki ρ_o > 2600 kg/m²

- ze względu na przeznaczenie konstrukcji

• Beton konstrukcyjny

• Beton konstrukcyjny - izolacyjny

• Beton izolacyjny

• Beton architektoniczny

- ze względu na technologiczne warunki pracy

• Beton hydrotechniczny

• Beton żaroodporny

• Beton wodoszczelny

-ze względu na miejsce urabiania mieszanki

• Beton wykonywany na placu budowy

• Beton towarowy

- ze względu na klasy wytrzymałości

- ze względu na rodzaj użytego kruszywa

- ze względu na rodzaj domieszki

- ze względu na główną cechę technologiczną

- ze względu na sposób zagęszczenia

- ze względu na sposób transportu

- ze względu na strukturę

5. Hydratacja cementu - kolejne etapy dojrzewania zaczynu cementowego (rysunki)

Uwodnienie - ogół procesów fizycznych i chemicznych (obejmujący rozpuszczanie, reakcje hydratacji i hydrolizy) przebiegający na skutek łączenia wody z cementem z utworzeniem produktów reakcji. Niezbędna ilość wody do pełnej hydratacji cementu waha się od 20 do 25% jego masy.

Natychmiast po dodaniu wody do cementu i pozostałych składników, mieszanka betonowa zaczyna twardnieć. Wszystkie cementy posiadają właściwości hydrauliczne, co oznacza, że wiążą i twardnieją pod wpływem wody i w wodzie. Dzięki reakcji chemicznej zachodzącej przy udziale wody powstają między innymi z ziaren cementu uwodnione krzemiany i glinokrzemiany wapnia, traktowane ogólnie przez literaturę fachową jako fazy C-S-H, które zapewniają połączenie wszystkich składników. Produktów hydratacji cementu, w zależności od jego rodzaju powstaje znacznie więcej. Niemniej jednak główną fazą modelującą cechy zarówno wytrzymałościowe jak i wpływającą na trwałość betonu jest bezsprzecznie faza C-S-H.

Produkty hydratacji cementu wchodzą w reakcję fizyko-chemiczną z pozostałymi składnikami mieszanki betonowej tworząc zwięzłą całość. Postępujący proces hydratacji cementu jest procesem egzotermicznym - oznacza to iż podczas hydratacji wydzielane jest ciepło.

Etapy dojrzewania zaczynu cementowego

Na procesy wiązania i twardnienia składają się:

- rozpuszczanie się niektórych minerałów w wodzie

- reakcja chemiczna minerałów z wodą (hydroliza)

- chemiczne połączenie wody przez minerał zwane uwodnieniem lub hydratacją

Wyżej wymienione procesy zwane są hydratacją.

Możemy wyróżnić 4 etapy:

- etap I - od wymieszania do początku wiązania - wstępne dojrzewanie, pojawia się CSH (żel), Ca(OH)2, przedział indukcyjny pierwsze 10 min

- etap II - od początku do końca wiązania cementu, mamy do czynienia ze strukturą glinianową, koniec wiązania - dochodzi do mostkowania - łączą się kryształy etryngitu

- etap III - tężenie i nabieranie wytrzymałości mechanicznej

pierwsze gliniany trójwapniowe potem krzemiany trójwapniowe C3S (allit), tworzą się nam żel oraz portlantyd, przy hydratacji allitu kryształów jest więcej nawet o ok. 200%, pojawiają się pory żelowe - pustki wypełnione w procesie hydratacji, zajmują ok. 28% objętości

- etap IV - okres po 28 dniach twardnienia - istotną rolę odgrywa tutaj skład cementu

Stopnień hydratacji cementu

- miarą ilości zhydratyzowanego cementu jest stopień hydratacji cementu h

- po 28 dniach H2O wnika do ziaren cementu portlandzkiego na głębokość 4 do 5 mikrometrów, po roku do 8, max po wielu latach do 12

- stopień hydratacji osiąga wartość 50 do 60%, a w szczególnych przypadkach do 70%

Ciepło hydratacji

- zależy od rodzaju cementu

- jego wydzielanie trwa do momentu zakończenia hydratacji cementu

- największe znaczenie ma ciepło wydzielane w okresie pierwszych kilku, killkudziesięciu godzin, wpływa ono bowiem na przyspieszenie procesu wiązania

- może być groźne zwłaszcza w konstrukcjach masywnych (jeżeli mamy różnicę temp. to ciało zmienia swoje rozmiary)

- proces hydratacji sięga w głąb ziarna cementu tylko do pewnej głębokości

10. Różnica między wodożądnością, nasiąkliwością i wilgotnością kruszywa

Wodożądność kruszywa określa ilość wody jaką należy dodać do 1kg suchego kruszywa, aby mieszanka betonowa z tym kruszywem uzyskała założoną konsystencję. Zależy od: kształtu, chropowatości i wielkości ziaren, proporcji w stosie oraz wymaganej konsystencji.

Nasiąkliwość to zdolność wchłaniania wody. Określana jest w % masy jako stosunek masy wody, jaką może wchłonąć dane kruszywo, do masy suchego kruszywa.

Wilgotność kruszywa to procentowa zawartość wody w kruszywie.

11. Urabialność a konsystencja mieszanki betonowej. Na co wpływa urabialność mieszanki i jak ją poprawić?

Konsystencja to stan ciekłości świeżo zarobionego zaczynu. Określa się ja jedną z 4 metod:

I stożek opadowy

II Vebe

III oznaczenia stopnia zagęszczalności

IV stolik rozpływowy

Urabialność to zdolność do wypełniania formy jednolitą mieszanką. Oceniamy ją po:

- długości czasu zagęszczania

- równej powierzchni

- dokładności otulenia zbrojenia.

Można ja poprawić poprzez:

- zwiększenie ilości zaczynu lub zaczynu,

- zmianę kruszywa

- dodanie cementu i ziaren do 0,125mm

- domieszki i upłynniacze.

12. Ograniczenia metod badania konsystencji mieszanki betonowej.

I Stożek opadowy: stosujemy do najpłynniejszych mieszanek, wysokość stożka wynosi 300mm, średnica dolna 200mm, górna 100mm, jej wyniki bierzemy pod uwagę gdy mieszczą się w przedziale 10-200mm

II Vebe: mieszanki mniej płynne, czas rozpłynięcia się mieszanki na drgającym stoliku 5-30s, forma jak do stożka opadowego

III Oznaczenia stopnia zagęszczalności: napełniony pojemnik (bez ubijania) zagęszczamy na stoliku wibracyjnym, wynik liczymy ze wzoru:

C=h/(h-s)

h - wysokość początkowa mieszanki w pojemniku

s - różnica poziomów wysokości mieszanki

wyniki muszą mieścić się w przedziale 1,04 do 1,46

IV Stolik rozpływowy: mieszanki najmniej płynne, pojemnik napełniany w 2 warstwach, po 15 uderzeniach stolika rozpływ w granicach 340-600mm, mieszanka się nie rozsegregowuje

13. Wytrzymałość średnia, charakterystyczna i gwarantowana - zależności.

Wytrzymałość gwarantowana betonu - wytrzymałość betonu na ściskanie

oznaczona na kostkach sześciennych o krawędzi 15 cm, gwarantowana

przez producenta zgodnie z PN-88/B-06250

Wytrzymałość średnia - średnia arytmetyczna wytrzymałości na ściskanie badanych próbek, (sześciennych o boku 15cm lub walcowych o średnicy 15cm i wysokości 30cm)

Wytrzymałość charakterystyczna - 5% kwantyl

rozkładu statystycznego wytrzymałości betonu na ściskanie,

oznaczonej na walcach o średnicy 15 cm i wysokości 30 cm

---